1/20 Beyond the top: A new era in particle physics Stan Bentvelsen NWO, 20 oktober 2006

NWO 20 okt - P2/12 Experimentele deeltjes fysica Elementaire deeltjes en hun wisselwerkingen Speurtocht naar de bouwstenen van materie Onderzoek met deeltjes versnellers: Quantum mechanica pur sang Creatie nieuwe deeltjes Culminatie in ‘Standaard Model’ Top-quark grootste massa Ontdekt in 1995

NWO 20 okt - P3/12 Dit VICI programma Doel: Het ontdekken van nieuwe elementaire deeltjes Exotischer dan het Higgs deeltje Het top-quark als laboratorium bij LHC: (“erop en erover”) Herontdekking van het top-quark Essentieel voor begrip meetinstrument in detail Zoeken naar nieuwe (exotische) vormen van materie Nieuwe deeltjes die uiteenvallen in top-quarks Nieuwe deeltjes (experimenteel) ononderscheidbaar van top-quarks Benodigdheden: Een team van PHDs en postdocs, en een technische ondersteuning

NWO 20 okt - P4/12 Eerste motivatie: kosmologie Botsing van sterrenstelsels (Chandra X-ray observatory) ‘Standaard Model’ deeltjes: quarks en leptonen Enorme hoeveelheid ‘exotische materie’ in heelal Laat deze materie zich kennen in de LHC? “dark stuff” 96%

NWO 20 okt - P5/12 Tweede motivatie: deeltjesfysica Vragen over het Standaard Model: Zwaartekracht? Quantum effecten resulteren in ‘fine-tuning’ → Standaard Model niet het einde van deeltjesfysica! De ultieme droom verwezenlijkt: Vinden van nieuwe elementaire deeltjes → Deeltjes fysica geeft antwoord “wat is donkere materie?” Theoretische oplossingen: Onderliggende nieuwe spectaculaire modellen Voorspellingen exotische elementaire deeltjes

NWO 20 okt - P6/12 Deeltjesfysica: volgende stap Large Hadron Collider Protonen botsen met ongekende energie Met ongekende intensiteit ATLAS detector Meetinstrument voor detectie van botsing producten Eerste botsingen volgend jaar (2007) ~10 jaar exploitatie na 10 jaar constructie grootste deeltjesfysica laboratorium ter wereld, “where the web was born”

NWO 20 okt - P7/12 Analyse botsingen LHC produceert 40 miljoen botsingen/sec 200 goede botsingen/sec geselecteerd door online trigger Proces #botsingen sec -1 jaar -1 Enorm potentieel nieuwe fysica Gemiddeld 1 botsing met top-quarks/sec Data analyse bv bepaling top-massa Top-quark massa

NWO 20 okt - P8/12 Data analyse: GRID computing Enorme behoefte rekenkracht Data analyse: Elke botsing 1 MB data 5 km hoge stapel DVD’s per jaar Simulaties: 1 botsing met top-quarks 30 minuten op PC Dit VICI voorstel Gespecialiseerde simulaties en data-mining Mankracht noodzakelijk! Organisatie ATLAS: Data gedistribueerd naar 10 centra NIKHEF/SARA grootste Opslag van data Reconstructie van gegevens Amsterdam als centre-of-excellence (via NWO BIG-GRID) Bevoordeelde positie research team Canada – Triumf (Vancouver) France – IN2P3 (Lyon) Germany – Forschunszentrum Karlsruhe Italy – CNAF (Bologna) Netherlands – NIKHEF/SARA (Amsterdam) Nordic countries – distributed Tier-1 Spain – PIC (Barcelona) Taiwan – Academia SInica (Taipei) UK – CLRC (Oxford) US – FermiLab (Illinois) – Brookhaven (NY)

NWO 20 okt - P9/12 Mijn participatie in Atlas Leidinggevende van Nederlands Atlas programma Looptijd Mechanische constructies onderdelen detector Het vinden van het Higgs deeltje! Leidinggevende van top-quark groep in Atlas Sturen onderzoek ~20 instituten Lid van Atlas management Positioneren nieuw onderzoek in collaboratie Benutten van mijn expertise in data analyse Eerdere studies inmiddels ‘standaard’

NWO 20 okt - P10/12 (onzichtbaar) Visie: “over the top” proton top e,m (onzichtbaar) proton stop e,m (onzichtbaar) dark matter Enorme uitdaging deze ideeën met NL groep te realiseren: Als er nieuwe fysica in en rond top-quarks bij LHC zit, zullen wij die vinden Vanuit mijn specialisatie in top-quark fysica Speciale rol top-quark in vrijwel alle speculatieve modellen “Find the tops, and the road to discovery can start…!”

NWO 20 okt - P11/12 Dit VICI programma Omvattend programma  Start met eerste botsingen  Relevante ‘eerste’ metingen  Bepaling van werking detector met data Voorbereid op verassingen  Gebalanceerde groep, opereert op forefront van deeltjesfysica  Klaar voor ontdekkingen ‘Headlines’ in media  Door Nederlands initiatief Postdoc-1 (3 years)  Top-quark selectie, energie bepalingen PhD-1 (4 years)  Top-quark productie PhD-2 (4 years)  Top-quark eigenschappen Postdoc-2 (3 years)  Fenomenologie voorbij Standaard Model, ontdekkingen PhD-3 (4 years)  Data interpretatie, ontdekkingen Technical support (5 years)  Ondersteuning computing

12/20 Elementaire deeltjes Kosmologie Menselijke maat Beyond the top: A new era in particle physics ?

NWO 20 okt - P13/12 Backup

NWO 20 okt - P14/12

NWO 20 okt - P15/12 Top quark variabelen Top-quarks bij ‘startup’ LHC Meting W-boson massa voor calibratie energie Isolatie top-quark signaal

NWO 20 okt - P16/12 Supersymmetry Fase ruimte in mSUGRA Groene gebied consistent met kosmologie

NWO 20 okt - P17/12 Bepaling van jets

NWO 20 okt - P18/12 Effecten van supersymmetrie Productie van stop